現(xiàn)代制造技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)2修改版課件

1、現(xiàn)代制造技術(shù)及裝備Modern Manufacturing Technology and Equipment唐一平西安交通大學(xué)先進(jìn)制造技術(shù)研究所2014.6 報(bào)告內(nèi)容一、制造系統(tǒng)的基本知識(shí)二、先進(jìn)制造模式三、現(xiàn)代制造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 1.知識(shí)經(jīng)濟(jì)下的制造業(yè) 2. 200年來(lái)制造業(yè)的演變與發(fā)展 3. 21世紀(jì)影響現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展的重要領(lǐng)域 4. 21世紀(jì)我國(guó)制造業(yè)九大關(guān)鍵技術(shù)四、我國(guó)裝備制造業(yè)的機(jī)遇與發(fā)展一、制造系統(tǒng)基本知識(shí)：制造與社會(huì)： 物質(zhì)資料的生產(chǎn)是人類(lèi)社會(huì)存在與發(fā)展的基礎(chǔ)，而物質(zhì)資料生產(chǎn)主要靠以農(nóng)、林、牧、漁也為代表的第一產(chǎn)業(yè)和以制造業(yè)為代表的第二產(chǎn)業(yè)。三大產(chǎn)業(yè)(industry)的概念：第一

2、產(chǎn)業(yè)（Primary Industry）：包括農(nóng)、林、牧、漁業(yè)(farming, forestry, livestock husbandry, and fishery)等直接利用自然資源從事生產(chǎn)活動(dòng)的部門(mén)(directly utilize natural resources to carry out productive activities）（泛指農(nóng)業(yè)Agriculture）。三大產(chǎn)業(yè)(industry)的概念：第二產(chǎn)業(yè)(Secondary Industry)：第二產(chǎn)業(yè)包括采礦(mining)、制造(manufacturing)、建筑(construction)、電力(electric po

3、wer)、燃?xì)?fuel gas)、自來(lái)水(water supply)等加工生產(chǎn)部門(mén)（泛指工業(yè)），其中制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱(mainstay)產(chǎn)業(yè)，主要有機(jī)械(machinery)、冶金(metallurgy)、造船(ship-building)、紡織(textile)，石油(petroleum)、化工(chemical industry)、汽車(chē)(automotive industry)、航空(aeronautical industry)、電子(electronics)、IT裝備(information technology equipment)等。(It converts raw mate

4、rials or semi-finished products into final products, along with agriculture,also belongs to material productive sector)關(guān)于信息產(chǎn)業(yè)：信息產(chǎn)業(yè)：首先給一個(gè)信息的定義：信息是有關(guān)某個(gè)事件或情況的知識(shí)，是事實(shí)或數(shù)據(jù)的集合。信息產(chǎn)業(yè)是從事現(xiàn)代信息設(shè)備的制造以及利用這些設(shè)備從事信息的采集、制作、儲(chǔ)存、處理、傳輸和發(fā)送的行業(yè)。它不能單獨(dú)看作一個(gè)產(chǎn)業(yè)，其裝備生產(chǎn)屬于第二產(chǎn)業(yè)的制造業(yè)，而信息處理部分屬于第三產(chǎn)業(yè) 。制造及制造業(yè)制造（manufacturing）是人類(lèi)按照市場(chǎng)需求，運(yùn)用主觀掌握

5、的知識(shí)與技能，借助于手工或其它可以利用的物質(zhì)工具，采用有效的方法，將原材料或毛坯轉(zhuǎn)化為最終物質(zhì)產(chǎn)品并投放市場(chǎng)的全過(guò)程。它不是指單純的加工與裝配，而要包括市場(chǎng)調(diào)研預(yù)測(cè)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、選材和工藝設(shè)計(jì)、生產(chǎn)準(zhǔn)備、加工、質(zhì)量保證、生產(chǎn)管理、市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)、售后服務(wù)以及產(chǎn)品的回收與報(bào)廢處理等產(chǎn)品全壽命周期內(nèi)一系列相互有關(guān)的活動(dòng)。什么是先進(jìn)制造技術(shù)？先進(jìn)制造技術(shù)是制造業(yè)不斷吸收機(jī)械、電子、信息、能源、材料及現(xiàn)代系統(tǒng)管理科學(xué)等方面的成果，并將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、檢測(cè)、管理、銷(xiāo)售、使用、服務(wù)乃至回收和報(bào)廢處理的制造全過(guò)程，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔和靈活生產(chǎn)，提高對(duì)動(dòng)態(tài)多變的市場(chǎng)的適應(yīng)能力與競(jìng)爭(zhēng)能力的一切制造

6、技術(shù)的總和。 二、先進(jìn)制造模式主要有：CAD/CAM/CAE;GT;MRP;JIT;CAPP;FMS;CIMS; etc其它：CE;LP;AM;VM;ERP;RM;BM;GM; etc先進(jìn)制造模式據(jù)國(guó)際生產(chǎn)工程學(xué)會(huì)（CIRP）近10年的統(tǒng)計(jì)，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家所涌現(xiàn)的先進(jìn)制造系統(tǒng)和先進(jìn)制造生產(chǎn)模式多大33種。其中研究比較成熟，已產(chǎn)生可觀經(jīng)濟(jì)效益的有：CAD/CAM/CAE成組技術(shù)（group technology - GT） 制造資源計(jì)劃（manufacturing resource planning - MRP） 準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn) (just-in-time - JIT) 計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì) ( comp

7、uter-aided process planning - CAPP) 柔性制造系統(tǒng) （flexible manufacturing system - FMS） 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng) （computer integrated manufacturing system - CIMS)介紹四種先進(jìn)制造模式：FMS 柔性制造系統(tǒng)CIMS 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)LP 精益生產(chǎn)AM 敏捷制造柔性制造系統(tǒng)(Flexible Manufacturing System) 提出定義系統(tǒng)概述效益FMS的定義：FMS是由數(shù)控加工設(shè)備、物料運(yùn)輸裝置和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)三大部分組成的自動(dòng)化制造系統(tǒng)。它包括多個(gè)柔性制造單元（cel

8、l）,能根據(jù)制造任務(wù)和生產(chǎn)環(huán)境的變化迅速進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)多品種、中小批量生產(chǎn)(multi-variety, medium- and small-batch production)。 FMS的組成加工設(shè)備：兩臺(tái)以上數(shù)控機(jī)床，加工中心，及其它設(shè)備如測(cè)量機(jī)、清洗機(jī)、動(dòng)平衡機(jī)和各種特種加工設(shè)備。其加工機(jī)床要求具有工序集中、高柔性高效率、易控制、有通信接口物料運(yùn)輸系統(tǒng)：傳送帶、軌道小車(chē)、自動(dòng)引導(dǎo)小車(chē)（Automatic Guided Vehicle or AGV）、機(jī)器人、托盤(pán)（pallet）、交換工作臺(tái)等。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)：對(duì)FMS 進(jìn)行運(yùn)行控制、刀具管理、質(zhì)量控制、數(shù)據(jù)管理和網(wǎng)絡(luò)通信。 FMS的應(yīng)用場(chǎng)

9、合FMS的應(yīng)用場(chǎng)合介于大批量自動(dòng)生產(chǎn)線與獨(dú)立的NC 機(jī)床之間，適合多品種，中小批量生產(chǎn)環(huán)境。 FMS的效益1具有較強(qiáng)的柔性制造能力2提高了設(shè)備利用率（7590） 3減少了設(shè)備占地面積4減少了生產(chǎn)工人，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率5減少了在制品數(shù)量，能對(duì)市場(chǎng)作出快速響應(yīng)6提高了產(chǎn)品質(zhì)量Computer Integrated Manufacturing System 提出定義及構(gòu)成控制層次結(jié)構(gòu)我國(guó)在CIMS方面的進(jìn)展計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）CIM的提出： 計(jì)算機(jī)集成制造（CIM)的概念是美國(guó)Joseph Harrington 博士1974年在Computer Integrated Manufacturi

10、ng一書(shū)中提出的，其基本觀點(diǎn)是:1) 企業(yè)的各生產(chǎn)環(huán)節(jié)是不可分割的整體。2) 整個(gè)生產(chǎn)制造過(guò)程實(shí)質(zhì)上是對(duì)信息的采集、傳遞和加工處理的過(guò)程，最終產(chǎn)品可以看作是信息的物質(zhì)表現(xiàn)。我國(guó)在CIMS方面的進(jìn)展 我國(guó)863/CIMS 主題在“效益驅(qū)動(dòng)、總體規(guī)劃、重點(diǎn)突破、分步實(shí)施”16字方針指導(dǎo)下，使CIMS的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用取得了重大進(jìn)展。我國(guó)的CIMS發(fā)展階段經(jīng)歷了三個(gè)臺(tái)階：由863/CIMS主題確立時(shí)“CIMS離我們很遠(yuǎn)“的初始階段，到典型的CIMS示范企業(yè)建立時(shí)“CIMS正向我們走來(lái)”的第二階段，發(fā)展到“CIMS就在我們身邊”的推廣應(yīng)用階段。目前，應(yīng)用CIMS的工廠已由上世紀(jì)80年代末的幾家擴(kuò)展到70多家

11、，覆蓋了機(jī)械、電子、航空、石油、化工、紡織、輕工冶金、郵電等行業(yè)。 精益生產(chǎn)（Lean Production）提出特點(diǎn)精益生產(chǎn)的特點(diǎn)：1） 強(qiáng)調(diào)人的作用，以人為中心，采用 “team work”工作方式2） 根據(jù)用戶(hù)需求確定生產(chǎn)任務(wù)和生產(chǎn)計(jì)劃3） 采用并行工程進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和制造4） 組織機(jī)構(gòu)精簡(jiǎn)化，采用“扁平”式、分布式管理5） 采用JIT 生產(chǎn)方式供貨和 kanban (看板)方式管理物流6） 追求“零缺陷”和“零庫(kù)存”敏捷制造（Agile Manufacturing） 提出定義敏捷競(jìng)爭(zhēng)時(shí)代的特點(diǎn)敏捷制造對(duì)制造業(yè)的影響敏捷制造（AM）的產(chǎn)生背景20世紀(jì)80年代以來(lái)，隨著市場(chǎng)變化越來(lái)越

12、快，競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，制造業(yè)面對(duì)這種形勢(shì)不得不對(duì)現(xiàn)有制造模式進(jìn)行徹底改革。美國(guó)政府將制造業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)瞄準(zhǔn)21世紀(jì)，美國(guó)國(guó)會(huì)在1991年國(guó)防授權(quán)法案會(huì)議報(bào)告中要求國(guó)防部擬定一個(gè)長(zhǎng)期的制造技術(shù)規(guī)劃結(jié)構(gòu)。里海（Lehigh)大學(xué)的Lacocca研究所在一項(xiàng)由政府資助的項(xiàng)目中第一次提出了敏捷制造策略（agile manufacturing strategy)的概念。 敏捷制造的本質(zhì)和定義敏捷制造是改變傳統(tǒng)的大批量生產(chǎn)，利用先進(jìn)制造技術(shù)和信息技術(shù)對(duì)市場(chǎng)的變化作出快速響應(yīng)的一種生產(chǎn)方式；通過(guò)可重用，可重組的制造手段與動(dòng)態(tài)組織結(jié)構(gòu)和高素質(zhì)生產(chǎn)人員的集成以獲得企業(yè)的長(zhǎng)期效益。對(duì)一個(gè)企業(yè)而言，所謂敏捷性，就是指這

13、個(gè)企業(yè)面對(duì)變幻莫測(cè)、不斷細(xì)分的全球市場(chǎng)在提供優(yōu)質(zhì)、高性能以及按用戶(hù)意圖定制的產(chǎn)品與服務(wù)（product and service）的商業(yè)挑戰(zhàn)中所表現(xiàn)出來(lái)的快速、綜合響應(yīng)能力。 敏捷制造的特點(diǎn)： 1）快速響應(yīng)市場(chǎng)和客戶(hù)的需求2）柔性、并行的組織管理機(jī)構(gòu)3）實(shí)行產(chǎn)品全壽命周期的全程服務(wù)和質(zhì)量 管 理，客戶(hù)共同參與產(chǎn)品定制設(shè)計(jì)4）生產(chǎn)成本與批量無(wú)關(guān)5）企業(yè)采取多變的動(dòng)態(tài)組織結(jié)構(gòu)（動(dòng)態(tài)聯(lián)盟或稱(chēng)虛擬公司virtual company）最大限度地調(diào)動(dòng)、發(fā)揮人的作用。敏捷制造對(duì)制造業(yè)的影響1）形成聯(lián)合競(jìng)爭(zhēng)(不同規(guī)模和行業(yè)的企業(yè)聯(lián)合構(gòu)成敏捷制 造環(huán)境)2）促進(jìn)制造技術(shù)和管理模式的發(fā)展3）增強(qiáng)企業(yè)的環(huán)保意識(shí)，走可

14、持續(xù)發(fā)展（sustainable development）之路。可持續(xù)生產(chǎn)意味著在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、 生產(chǎn)、銷(xiāo)售、使用和報(bào)廢處理過(guò)程中對(duì)環(huán)境和職業(yè)健康造成 的危害極小或沒(méi)有，而且消耗的資源（材料和能源）也極少。4）信息也成為商品 （基于網(wǎng)絡(luò)的信息中介服務(wù)機(jī)構(gòu)為企業(yè) 和客戶(hù)提供服務(wù)，商品價(jià)格中信息的份量將越來(lái)越重.)敏捷競(jìng)爭(zhēng)時(shí)代的市場(chǎng)特點(diǎn)1） 市場(chǎng)細(xì)分(market fragmentation)2） 按訂單任意批量生產(chǎn)(production to order)3） 將大批客戶(hù)個(gè)體化對(duì)待4） 產(chǎn)品壽命周期縮短(product lifetimes shrink)5）物理產(chǎn)品和服務(wù)融為一體(converge

15、nce of physical products and services)敏捷競(jìng)爭(zhēng)時(shí)代的市場(chǎng)特點(diǎn)6）全球性化生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)(global production networks)7 ） 各公司之間既競(jìng)爭(zhēng)又合作8 ） 大量定制模式下的銷(xiāo)售渠道（直銷(xiāo)、網(wǎng)上購(gòu)貨、電視購(gòu)貨）9 ） 公司重組(corporate reorganization)三、現(xiàn)代制造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)1. 知識(shí)經(jīng)濟(jì)條件下的制造業(yè)2. 200年來(lái)制造業(yè)的演變和發(fā)展3. 21世紀(jì)影響現(xiàn)代制造學(xué)科發(fā)展的領(lǐng)域 知識(shí)經(jīng)濟(jì)（knowledge economy)的提出和定義：1996年世界“經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織”（Organization of Econo

16、mic Cooperation and Development 簡(jiǎn)稱(chēng)OECD）在年度報(bào)告以知識(shí)為基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)中指出，以知識(shí)為基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)是指建立在知識(shí)和信息的生產(chǎn)、分配和使用之上的經(jīng)濟(jì)。1997年2月，克林頓在一篇報(bào)告中首先使用了“知識(shí)經(jīng)濟(jì)”（knowledge economy）一詞。這里所說(shuō)的“知識(shí)”是指人類(lèi)有史以來(lái)所創(chuàng)造的全被知識(shí)。其中最重要的指科學(xué)技術(shù)知識(shí)、管理和行為科學(xué)。知識(shí)經(jīng)濟(jì)是更高級(jí)的經(jīng)濟(jì)形式 目前，全球經(jīng)濟(jì)正處于一個(gè)根本變革時(shí)期，人類(lèi)社會(huì)正由工業(yè)經(jīng)濟(jì)步入知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代。在以高科技為主要產(chǎn)業(yè)支柱，以智力資源為主要依托的知識(shí)經(jīng)濟(jì)條件下，制造業(yè)發(fā)生了革命性的變化。與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)、工業(yè)經(jīng)濟(jì)不同，知

17、識(shí)經(jīng)濟(jì)直接依賴(lài)于知識(shí)和信息的生產(chǎn)、傳播和應(yīng)用，是工業(yè)化演進(jìn)的必然結(jié)果，是比工業(yè)經(jīng)濟(jì)更高級(jí)的經(jīng)濟(jì)形態(tài)。前者的生產(chǎn)要素主要是資本和勞力，而后者的生產(chǎn)要素主要由知識(shí)、資本和勞力構(gòu)成。培根的“知識(shí)就是力量”和鄧小平的“科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力”都預(yù)見(jiàn)到了知識(shí)在促進(jìn)人類(lèi)社會(huì)發(fā)展的偉大作用。知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代制造業(yè)的主要特點(diǎn)： 在知識(shí)經(jīng)濟(jì)條件下，制造技術(shù)已成為涵蓋整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程，跨多個(gè)學(xué)科，高度集成的高新技術(shù)。其主要特征有：1）知識(shí)、無(wú)形資產(chǎn)（intangible assets）和知識(shí)型勞動(dòng)者成為核心 生產(chǎn)要素2）知識(shí)經(jīng)濟(jì)是一種可持續(xù)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)（對(duì)自然資源的依賴(lài)程度低， 而人類(lèi)可開(kāi)拓的知識(shí)疆域是無(wú)窮的）3）生產(chǎn)特征是

18、信息化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化、分散型、即時(shí)型、敏捷 生產(chǎn)、用戶(hù)參與設(shè)計(jì)知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代制造業(yè)的主要特點(diǎn)：4）管理模式是信息化、網(wǎng)絡(luò)化、個(gè)性化、適應(yīng)性、 創(chuàng)新性5）產(chǎn)品特征是智能化、特色化、個(gè)性化、藝術(shù)化6）市場(chǎng)特征全球化7）技術(shù)特點(diǎn)數(shù)字化、智能化、知識(shí)化、可視化、柔性化8） 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)是知識(shí)型、高技術(shù)產(chǎn)業(yè)，服務(wù)業(yè)占主導(dǎo)地位9）知識(shí)型勞動(dòng)者就業(yè)率高，且需終身學(xué)習(xí)200年來(lái)制造業(yè)的演變和發(fā)展1） 生產(chǎn)規(guī)模： 單件小批量少品種大批量 多品種變批量多品種小批量個(gè)體化批 量定制2） 制造業(yè)資源配置：勞力密集型資本密集型 技術(shù)密集型信息密集型知識(shí)密集型3 ） 生產(chǎn)方式：手工機(jī)械化單機(jī)自動(dòng)化剛 性流水線柔性自動(dòng)化智能自

19、動(dòng)化 21世紀(jì)影響現(xiàn)代制造學(xué)科發(fā)展的領(lǐng)域 現(xiàn)代制造學(xué)科是20世紀(jì)下半葉隨著以信息技術(shù)為代表的高新技術(shù)逐步滲透、融合到制造業(yè)中形成的科學(xué)體系。具體地說(shuō)，是微電子、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)通訊等信息科學(xué)、管理科學(xué)、生命科學(xué)、材料科學(xué)與機(jī)械工程和制造實(shí)踐的交叉、融匯、滲透、衍變的結(jié)果。 進(jìn)入21世紀(jì)，納米制造、仿生制造、制造信息科學(xué)和制造管理科學(xué)將是現(xiàn)代制造發(fā)展的四個(gè)重要科學(xué)領(lǐng)域。納米制造科學(xué)（nano-manufacturing）納米制造科學(xué)泛指納米級(jí)（0.1100nm）尺度范圍內(nèi)的材料制備、零件和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、加工制造、測(cè)量和控制的科學(xué)技術(shù)。它涉及到材料科學(xué)、信息科學(xué)、物理科學(xué)、光學(xué)和制造科學(xué)。是一種

20、使能技術(shù)（enabling technology）,就是說(shuō)，它的發(fā)展能帶動(dòng)許多其它學(xué)科領(lǐng)域的發(fā)展。 仿生制造（bionic-manufacturing）仿生制造是制造科學(xué)與生命科學(xué)交叉衍生出來(lái)的。因?yàn)橹圃煜到y(tǒng)與生命系統(tǒng)都是非線性耗散系統(tǒng)，都有生命周期，都有大腦（計(jì)算、思維、控制）、四肢（執(zhí)行系統(tǒng)）、傳感和神經(jīng)（信息系統(tǒng)）。它們都有自組織性、自適應(yīng)性、協(xié)調(diào)性、應(yīng)變性、智性和柔性。21世紀(jì)將是仿生制造全面發(fā)展的時(shí)代。機(jī)器人、假肢、人工關(guān)節(jié)、機(jī)械手和智能機(jī)器人都是典型實(shí)例。 制造信息科學(xué)（manufacturing informatics）制造信息科學(xué)是制造科學(xué)與信息科學(xué)交叉與融匯過(guò)程中發(fā)展起來(lái)的一

21、門(mén)新興科學(xué)。很多現(xiàn)代產(chǎn)品的價(jià)值增值主要體現(xiàn)在信息的獲取與應(yīng)用上。信息化是制造科學(xué)走向全球化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化、綠色化、自動(dòng)化和現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。 制造管理科學(xué)（manufacturing management science)制造管理科學(xué)對(duì)統(tǒng)率生產(chǎn)過(guò)程、決定產(chǎn)品質(zhì)量和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力具有獨(dú)特作用。制造企業(yè)要想成為國(guó)家名牌企業(yè)，除了擁有一流的制造技術(shù)、制造系統(tǒng)、制造模式和高素質(zhì)人才外，還應(yīng)有世界一流的組織管理模式和管理水平。 21世紀(jì)我國(guó)制造業(yè)九大關(guān)鍵技術(shù)1.綠色制造2.精密制造3.微電子制造4.生物制造5.微納制造6.能源設(shè)備制造7.重大裝備制造8.制造自動(dòng)化與數(shù)字制造9.智能制造(一)綠色制

22、造（又稱(chēng)環(huán)境友好制造或和諧制造）聯(lián)合國(guó)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)事務(wù)部2006年2月26日公布：2050年世界人口將 達(dá)到89億，其中，印度為15億（超過(guò)中國(guó)），中國(guó)為13.95億，美 國(guó)為4.08億。到本世紀(jì)末，世界人口將有可能增加到100億。現(xiàn)在全世界每年產(chǎn)生250萬(wàn)億噸廢物，到本世紀(jì)末，全世界每年產(chǎn) 生的廢物將可能達(dá)到1000萬(wàn)億噸。到2025年，48個(gè)國(guó)家的28億人口，將面臨潔凈水短缺的問(wèn)題。中國(guó)的GDP約為世界的4%，但是我們卻消耗了約為全世界7.4%的石油、31%的煤、31%的鋼和40%的水泥。未來(lái)的制造業(yè)應(yīng)做到人、社會(huì)、資源、環(huán)境、技術(shù)和可持續(xù)發(fā)展 的和諧。因此，無(wú)廢物加工技術(shù)、4R（減量化-R

23、educe、再利用- Reuse、再循環(huán)-Recycle、再制造-Remanufacturing）制造技術(shù)便 成為綠色制造的核心技術(shù)。Low-carbon Economy什么是低碳經(jīng)濟(jì)？ 低碳經(jīng)濟(jì)是2003年在英國(guó)的能源白皮書(shū)我們能源的未來(lái)：創(chuàng)建低碳經(jīng)濟(jì)中首次提出來(lái)的。所謂低碳經(jīng)濟(jì)，是指在可持續(xù)發(fā)展理念指導(dǎo)下，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新、制度創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、新能源開(kāi)發(fā)等多種手段，盡可能地減少煤炭石油等高碳能源消耗，減少溫室氣體排放，達(dá)到經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)雙贏的一種經(jīng)濟(jì)發(fā)展形態(tài)(二)精密制造（1）精密和超精密制造技術(shù)是當(dāng)前工業(yè)國(guó)家發(fā)展的核心技 術(shù)之一。 第一次產(chǎn)業(yè)革命時(shí)，機(jī)械零件的制造精度是1mm，現(xiàn)

24、 在已達(dá)1m（或以下）。在兩百年間，機(jī)械加工精度 提高了三個(gè)數(shù)量級(jí)。當(dāng)前普通加工、精密加工和超精 密加工前沿已分別趨近1m、0.01m和0.1nm。超精 密加工正在逼近“加工精度的極限”原子尺度。 超精密制造技術(shù)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，特別是在國(guó)防 領(lǐng)域，如人造衛(wèi)星用的姿態(tài)軸承和遙測(cè)部件、被送入 太空的哈勃望遠(yuǎn)鏡(HST)、導(dǎo)彈慣性?xún)x 表、激光陀螺 儀的平面反射鏡、紅外制導(dǎo)的導(dǎo)彈反射鏡、光學(xué)非球 曲面零件等，其制造精度達(dá)1-10納米級(jí)，而表面粗糙 度要求0.5nm。(二)精密制造（2）尤其要注意精密特種加工。例如，精密電火 花加工制造模具；精密激光加工制造金剛石軸 承；精密電解加工制造航空發(fā)動(dòng)機(jī)的葉

25、片；以 精密電鑄為基礎(chǔ)的LIGA工藝制造微電子芯片等 等。 據(jù)國(guó)際生產(chǎn)工程研究院(CIRP)的報(bào)道，每年 全世界約有1億噸金屬材料在機(jī)械加工中被切 削掉，價(jià)值2500億美元。因此，各種近凈成形 制造工藝就成為鑄造、焊接、鍛造的關(guān)鍵技術(shù)。(三)微電子制造（1）微電子芯片的制造技術(shù)仍是制造科技與制造業(yè)的重大 研發(fā)領(lǐng)域。 光學(xué)平晶、集成電路硅基片的加工，采用精密研磨和 拋光，可達(dá)納米級(jí)的鏡面。微電子芯片，采用紫外 線、深紫外線光刻，可達(dá)0.35m到0.18m的線寬，采 用LIGA技術(shù)（X光光刻和電鑄成形）可達(dá)0.1m的線 寬，采用電子束、離子束、X光光刻，則可達(dá)數(shù)十納米 到納米級(jí)的線寬。一種新型的微

26、電子芯片的制造技 術(shù)壓印技術(shù)正在研發(fā)過(guò)程中，這種技術(shù)可以較廉 價(jià)地大規(guī)模制造0.1m0.35m線寬的微電子芯片。(三)微電子制造（2）我國(guó)微電子芯片的制造設(shè)備和技術(shù)目前仍然依賴(lài)進(jìn) 口。微電子制造技術(shù)不掌握，我們就永遠(yuǎn)受制于人。 微電子制造涉及的設(shè)備和技術(shù)很廣泛，如0.25微米的 深紫外線曝光+相移掩膜技術(shù)；0.180.25微米的準(zhǔn)分 子激光光源+相移掩膜技術(shù)；0.010.04微米的電子束 和X射線曝光技術(shù)；達(dá)原子級(jí)納米級(jí)的超薄層淀積 （分子束外延和化學(xué)氣相淀積）技術(shù)；各種干法刻蝕、 大束流和低能離子注入、淺結(jié)歐姆接觸和多層布線加 工、超純材料制備、微點(diǎn)焊接、超凈電子封裝、測(cè)試 等等技術(shù)。 (四

27、)生物制造（1）生物科學(xué)技術(shù)，特別是生命科學(xué)技術(shù)將是本世紀(jì)的第二個(gè)中心科 學(xué)技術(shù)。生物技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)極大地改變了人類(lèi)的生活質(zhì)量，更具戲劇性的突破可能會(huì)在不遠(yuǎn)的將來(lái)發(fā)生。如組織工程（tissue engineering）、再生醫(yī)藥（regenerative medicine）將使人體的受損組織得到替換而無(wú)需大型外科手術(shù)；納米機(jī)器人將可能被用來(lái)清潔阻塞的動(dòng)脈、殺死癌細(xì)胞。 制造科技在這一領(lǐng)域的研究與開(kāi)發(fā)是大有可為的。首先是為克隆技術(shù)、干細(xì)胞研究、基因組計(jì)劃和蛋白質(zhì)組計(jì)劃等生命科學(xué)技術(shù)的前沿研究提供微/納級(jí)精度的儀器設(shè)備、操作平臺(tái)和制造機(jī)器，如用生物材料快速制造機(jī)制造組織支架（tissue scaf

28、fold），然后來(lái)修復(fù)骨骼。(四)生物制造（2）其次是和現(xiàn)代醫(yī)療相結(jié)合，研制各種現(xiàn)代的精密 醫(yī)療設(shè)備、儀器和手段，如核磁共振、CT掃描、 X光機(jī)、激光治療儀、超聲波檢查儀、碎石機(jī)、 心臟起搏器、助聽(tīng)器等等。在應(yīng)用基礎(chǔ)研究方面 可以開(kāi)展人工關(guān)節(jié)、人工手指、人工肌肉、人工 皮膚、人工器官、微型醫(yī)療操作機(jī)械手、各種仿 生機(jī)械、生物控制、生物芯片等等的研究。 在基礎(chǔ)研究方面可以開(kāi)展生物機(jī)械學(xué)、仿生機(jī)械 學(xué)、生物機(jī)械電子學(xué)、生物制造學(xué)、人工神經(jīng)網(wǎng) 絡(luò)、生物信息學(xué)、生物控制學(xué)等等的研究。(五)微/納制造（1）在原子、分子尺度上制造結(jié)構(gòu)和材料將是今后關(guān)注的焦點(diǎn)。 工業(yè)界一般認(rèn)為，精度為微米級(jí)(0.1-100

29、m)的制造是微米制 造，精度為納米級(jí)(0.1-100nm)的制造是納米制造。 當(dāng)前的納米加工技術(shù)可達(dá)的最高加工精度是0.1nm，這是美國(guó)IBM 公司在1990年所達(dá)的加工精度。該公司用隧道掃描電鏡（STM） 技術(shù)，將Ni（110）表面吸附的Xe原子逐一搬遷，最終以35個(gè)Xe 原子排成IBM三個(gè)字，每個(gè)字高5nm，Xe原子的最短距離為1nm。 一般將尺寸在1m1mm（可放寬至10mm）之間的機(jī)械稱(chēng)為微型機(jī) 械，將尺寸在1nm1m（可放寬至10m）之間的機(jī)械稱(chēng)為納米機(jī) 械或超微型機(jī)械。將微型機(jī)械與微型電子器件或微型光電器件結(jié) 合起來(lái)，便得到微機(jī)電系統(tǒng)（Micro-Electro-Mechanica

30、l System，簡(jiǎn)稱(chēng)MEMS）。將納米機(jī)械與納米電子器件或納米光電器 件結(jié)合起來(lái)，便得到納機(jī)電系統(tǒng)（Nano-Electro-Mechanical System，簡(jiǎn)稱(chēng)NEMS）。 (五)微/納制造（2）MEMS與NEMS集傳感、傳動(dòng)、控制、執(zhí)行，動(dòng)力、顯示、信息處理 于一體，可以輸出各種物理量，因此將在21世紀(jì)獲得廣泛應(yīng)用。 特別在超速、超密電路和光路中，將會(huì)取得突破性的進(jìn)展。 科學(xué)界認(rèn)為，納米科學(xué)技術(shù)的成熟應(yīng)用可能還要20年，但這幾年 的研究情況表明，納米技術(shù)的前景看好，研究力度在逐年加大。據(jù)美國(guó)全國(guó)科學(xué)基金會(huì)預(yù)測(cè)，未來(lái)年，全球納米技術(shù)市場(chǎng)規(guī) 模將達(dá)到約萬(wàn)億美元。 美國(guó)IBM公司首席科學(xué)家

31、Armstrong在1991年就曾作過(guò)一個(gè)重要的 評(píng)論，他說(shuō)：“我相信納米科技將在信息時(shí)代的下一個(gè)階段占中 心地位，并發(fā)揮革命的作用，正如微米科技從20世紀(jì)70年代初以 來(lái)所起的作用那樣?！?(五)微/納制造（3）納米科技的研究主要還是與信息技術(shù)、生物技術(shù)、認(rèn) 知科學(xué)相結(jié)合。納米技術(shù)的基礎(chǔ)研究與應(yīng)用基礎(chǔ)研究 主要在納米材料、納米物理學(xué)、納米化學(xué)、納米力學(xué) （包括納米摩擦學(xué)）和納米生物學(xué)等方面。 值得注意的是：在最近的未來(lái)，納米技術(shù)應(yīng)用的最成 功的突破，將可能發(fā)生在20納米線寬的微電子芯片的 制造。應(yīng)該特別指出的是：納米技術(shù)是NBICM匯聚技術(shù) 的基礎(chǔ)，只有納米制造技術(shù)的研究與應(yīng)用成熟了，才 能

32、導(dǎo)致以NBICM匯聚技術(shù)為基礎(chǔ)的新的產(chǎn)業(yè)革命的爆 發(fā)。(六)能源設(shè)備制造（1）能源危機(jī)迫在眉睫，世界可支配的石油儲(chǔ)量，大約為11801510 億噸，以1995年世界石油的年開(kāi)采量33.2億噸計(jì)算，大約在2050年左右宣告枯竭。全球天然氣儲(chǔ)備估計(jì)為131800152900兆立方米。年開(kāi)采量維持在2300兆立方米，將在5765年內(nèi)枯竭。煤的儲(chǔ)量約為5600億噸。以1995年煤炭開(kāi)采量33億噸計(jì)，還可以供應(yīng)169年。鈾的年開(kāi)采量目前為6萬(wàn)噸，根據(jù)1993年世界能源委員會(huì)的估計(jì)，可維持到21世紀(jì)30年代中期。核聚變到2050年還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)的希望。 我國(guó)從1993年起成為能源純進(jìn)口國(guó)，2002年進(jìn)口原油7

33、000多萬(wàn)噸， 2003年進(jìn)口原油7500萬(wàn)噸，2004年達(dá)8000萬(wàn)噸以上。到2020年，預(yù)計(jì)消耗量將達(dá)到4億噸，國(guó)內(nèi)最多只能生產(chǎn)1.72億噸，需進(jìn)口2.3億噸，對(duì)外依存度高達(dá)60%。 (六)能源設(shè)備制造（2）2004年中國(guó)對(duì)外購(gòu)買(mǎi)原油要多支付88億美元，這使我國(guó)的GDP下 降了0.75個(gè)百分點(diǎn)。如果在能源危機(jī)來(lái)臨之前，我們不作緊迫應(yīng)對(duì)，必將嚴(yán)重地影響我國(guó)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，全國(guó)人大代表認(rèn) 為，沒(méi)有能源保障,中國(guó)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化將拖后50年。 制造科技與制造業(yè)應(yīng)急國(guó)家之所急，為解決我國(guó)的能源供應(yīng)問(wèn)題 做出自己的貢獻(xiàn)。首先要研制大型水電、火電和核電的發(fā)電機(jī)組設(shè)備。其次要解決石油運(yùn)輸?shù)拇笮陀痛瑔?wèn)題，我國(guó)

34、現(xiàn)在進(jìn)口石油的運(yùn)輸，90%依靠的是外國(guó)油船，一旦外國(guó)油船拒運(yùn)，我們便一 籌莫展。此外，還要研制利用各種可再生能源的機(jī)械，如風(fēng)力發(fā)電機(jī)、太陽(yáng)能利用設(shè)備、生物質(zhì)能源利用設(shè)備、氫能源利用設(shè) 備、光熱地?zé)崂迷O(shè)備、氫燃料電池以及各種節(jié)能設(shè)備等。(七)重大型裝備制造（1）重大型裝備與重大型制造裝備長(zhǎng)期以來(lái)一直是制約我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì) 發(fā)展的瓶頸。我國(guó)農(nóng)業(yè)、能源、交通、資源、環(huán)境、醫(yī)療、建筑 等部門(mén)以及制造業(yè)自身都需要許多重大型裝備，但這些裝備卻主 要依賴(lài)進(jìn)口。 十六大報(bào)告提出要“大力振興裝備制造業(yè)”，國(guó)務(wù)院公布的國(guó)家 中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020）也把振興裝備制造業(yè)放在非常重要的位置。20

35、06年2月13日國(guó)務(wù)院發(fā)出8號(hào)文件國(guó)務(wù)院關(guān)于加快振興裝備制造業(yè)的若干意見(jiàn)，更就如何加快振興我國(guó)裝備制造業(yè)做了全面部署。我國(guó)裝備制造業(yè)的發(fā)展和振興正面臨一個(gè)新的機(jī)遇期。(七)重大型裝備制造（2）我們要選好一批對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)有重大影響的重大裝備， 加大資金和政策支持，組織聯(lián)合攻關(guān)，力求實(shí)現(xiàn)重大突破。 這些重大裝備有：300MW級(jí)的大型燃?xì)廨啓C(jī)、600MW級(jí)的超超臨界 火電機(jī)組、百萬(wàn)千瓦級(jí)核電機(jī)組、75萬(wàn)伏級(jí)交流輸變電設(shè)備、 500萬(wàn)噸以上大型煤礦井下采掘設(shè)備、大型煤化工設(shè)備、300km/h 等級(jí)高速鐵路成套設(shè)備、30萬(wàn)噸級(jí)以上大型油氣運(yùn)輸船、超大型 油船、電動(dòng)汽車(chē)、高速客船、深海油氣開(kāi)發(fā)裝備

36、、百萬(wàn)噸級(jí)乙 生產(chǎn)設(shè)備、大型垃圾焚燒發(fā)電成套設(shè)備、高效節(jié)水農(nóng)業(yè)裝備、 型施工機(jī)械、可鍛450噸鍛件的重型鍛造機(jī)、大型薄板冷熱連軋 成套設(shè)備、重型數(shù)控機(jī)床、超強(qiáng)激光裝置等。 還必須高度重視大型飛機(jī)、載人航天、探月工程、核電站等規(guī) 劃綱要中列出的重大專(zhuān)項(xiàng)及其大型制造裝備、高性能基礎(chǔ)零部 件、元器件、功能部件和儀器儀表等的研制。 (八)制造自動(dòng)化與數(shù)字制造（1）用信息技術(shù)不斷提升制造技術(shù)水平是振興制造業(yè)的重要途徑，也是當(dāng)前制造自動(dòng)化的重要途徑。 制造業(yè)信息化的主要內(nèi)容是：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD、計(jì)算機(jī)輔助 工程CAE、計(jì)算機(jī)輔助工藝CAPP、計(jì)算機(jī)輔助加工CAM、計(jì)算機(jī)輔助檢測(cè)CAT、計(jì)算機(jī)數(shù)字控制C

37、NC、直接數(shù)字控制DNC、柔性制造 系統(tǒng)FMS、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS、敏捷制造AM、虛擬制造 VR、增廣現(xiàn)實(shí)制造ARM、協(xié)同制造HM、壽命周期工程LCE、生物制 造BM、快速成型RP、逆向工程RE、數(shù)字化樣機(jī)DMU、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管 理PDM、并行工程CE、精益生產(chǎn)LP、可重組制造系統(tǒng)RCMS、大規(guī) 模定制MC、自組織生產(chǎn)系統(tǒng)SOPS、開(kāi)放結(jié)構(gòu)制造系統(tǒng)OAMS、準(zhǔn)時(shí) 生產(chǎn)制JIT、制造資源計(jì)劃M(mǎn)RP-、企業(yè)資源計(jì)劃ERP、遙遠(yuǎn)制造 RM、網(wǎng)絡(luò)合作制造NCM、智能制造IM等等以及包括各種最新發(fā)展 的先進(jìn)設(shè)計(jì)制造技術(shù)、方法、工具和相關(guān)設(shè)施等在內(nèi)的數(shù)字制造 DM。 (八)制造自動(dòng)化與數(shù)字制造（2）數(shù)

38、字制造DM是制造業(yè)信息化的基礎(chǔ)，它貫穿于制造業(yè)信息化的全 過(guò)程，是制造企業(yè)的神經(jīng)系統(tǒng)和關(guān)鍵技術(shù)。 數(shù)字制造從某種程度上看，是現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)水平的標(biāo)志。在數(shù)字 制造技術(shù)中，數(shù)字建模、數(shù)字模擬仿真技術(shù)和數(shù)控技術(shù)是其核心 技術(shù)。 在A380 和 Boeing777大型客機(jī)設(shè)計(jì)、制造中，為了更快、更 好、更可靠、更經(jīng)濟(jì)地創(chuàng)造產(chǎn)品，已廣泛應(yīng)用了數(shù)字模擬制造技 術(shù)。我國(guó)ART客機(jī)設(shè)計(jì)、制造也應(yīng)用了數(shù)字模擬仿真制造技術(shù)。 現(xiàn)在，基于知識(shí)的數(shù)字產(chǎn)品/過(guò)程設(shè)計(jì)、基于知識(shí)的虛擬企業(yè)、 靈境虛擬技術(shù)、基于智能體（Agent）的制造技術(shù)、遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)化 制造技術(shù)、智能網(wǎng)格技術(shù)等等新的信息化制造技術(shù)不斷出現(xiàn)，但 所有這些技術(shù)

39、都要以數(shù)字制造技術(shù)為基礎(chǔ)。(九)智能制造認(rèn)知科學(xué)技術(shù)是本世紀(jì)的第三個(gè)中心科學(xué)技術(shù)。 目前,智能化的趨勢(shì)已經(jīng)顯露，各部門(mén)的智能化產(chǎn)品不斷出現(xiàn)， 如：智能儀表、智能車(chē)輛、智能機(jī)器、智能機(jī)器人、智能材料、 智能大廈等等。 現(xiàn)代生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)系統(tǒng)中大量采用智能技術(shù)，如智能制造系統(tǒng)、智 能物流系統(tǒng)、虛擬企業(yè)、電子商務(wù)等等?，F(xiàn)代管理系統(tǒng)在更快地 實(shí)現(xiàn)著智能化，如智能鐵路運(yùn)輸管理系統(tǒng)、智能交通管制系統(tǒng)、智能財(cái)務(wù)結(jié)算系統(tǒng)、智能金融管理系統(tǒng)、智能物資管理系統(tǒng)、各種智能數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)等等。 前已所述，智能化是消滅三大差別、實(shí)現(xiàn)理想的共產(chǎn)主義社會(huì)的 前提，智能化是各行各業(yè)的發(fā)展方向。所以，智能化也是制造科 技和制造業(yè)的發(fā)

40、展方向?，F(xiàn)代裝備制造我國(guó)裝備制造業(yè)的機(jī)遇與發(fā)展裝備是制造業(yè)健康發(fā)展的保障裝備向高速、精密發(fā)展超高速切削與裝備超精密加工裝備制造技術(shù)的自主研發(fā)content一、裝備是制造業(yè)健康發(fā)展的保障制造業(yè)的核心是裝備制造，發(fā)展制造業(yè)的關(guān)鍵是發(fā)展裝備制造技術(shù)。制造業(yè)的核心裝備制造業(yè)主要包含以下主要工業(yè)領(lǐng)域 機(jī)械加工設(shè)備（數(shù)控機(jī)床），能源動(dòng)力，礦山冶金，建筑運(yùn)輸，石油化工，農(nóng)業(yè)設(shè)施，科學(xué)儀器，醫(yī)療設(shè)備，航天航空，軍事裝備以及大規(guī)模集成電路及電子制造設(shè)備等等。 什么是裝備制造業(yè)？ （定義？）裝備制造是綜合國(guó)力的體現(xiàn)裝備制造業(yè)先進(jìn)與否反映了國(guó)民經(jīng)濟(jì)制造業(yè)整體水平乃至一個(gè)國(guó)家的綜合實(shí)力。這就是為什么我們國(guó)家在“十二”

41、五規(guī)劃中特別強(qiáng)調(diào)要全面提升我國(guó)裝備制造業(yè)整體水平的原因。 我國(guó)現(xiàn)代裝備制造業(yè)發(fā)展過(guò)程第一次浪潮：家電業(yè)發(fā)展全套引進(jìn)第二次浪潮：汽車(chē)制造業(yè)家狗與野狗之說(shuō)第三次浪潮：飛機(jī)制造業(yè)壟斷與合作發(fā)展途經(jīng)：引進(jìn)設(shè)備、引進(jìn)技術(shù)、引進(jìn)資金發(fā)展代價(jià)：勞動(dòng)力、消費(fèi)者及長(zhǎng)遠(yuǎn)利益裝備制造機(jī)遇與發(fā)展方向中國(guó)的市場(chǎng)培育了中國(guó)的制造業(yè)價(jià)值鏈所處地位及自主能力取決于裝備制造（IT產(chǎn)業(yè)、機(jī)床）呼喚：用中國(guó)裝備來(lái)裝備中國(guó)裝備制造業(yè)及自主技術(shù)是否同步發(fā)展，決定了付出的代價(jià)，機(jī)遇往往是無(wú)法彌補(bǔ)的裝備制造如何由仿制走向科學(xué)設(shè)計(jì)是否敢于攻克核心技術(shù)：如大飛機(jī)、IC裝備、高檔機(jī)床、燃?xì)廨啓C(jī)我國(guó)裝備制造業(yè)面臨的挑戰(zhàn)我國(guó)的對(duì)外技術(shù)依存度依然達(dá)5

42、0%以上（發(fā)達(dá)國(guó)家均在30%以下，美國(guó)、日本則僅有5%左右）。我國(guó)光纖制造裝備的100%，集成電路芯片制造設(shè)備的85%，石油化工裝備的80%，轎車(chē)工業(yè)設(shè)備、數(shù)控機(jī)床、膠印裝備的70%，都要依靠進(jìn)口。 。 重點(diǎn)領(lǐng)域?qū)Ω叨酥圃煅b備的需求發(fā)電設(shè)備制造領(lǐng)域透平機(jī)葉片及水輪機(jī)葉片精密加工核電大型復(fù)雜構(gòu)件制造，需要重型復(fù)合加工機(jī)床重型復(fù)合加工機(jī)床及新型成形（鍛造、焊接）裝備風(fēng)電增速箱的大型齒輪加工與檢測(cè)重點(diǎn)領(lǐng)域?qū)Ω叨酥圃煅b備的需求航空、航天制造領(lǐng)域鋁合金大型復(fù)雜薄壁結(jié)構(gòu)整體高速加工難加工材料結(jié)構(gòu)（鈦合金、高強(qiáng)度及高溫合金鋼、工程陶瓷）加工復(fù)合材料結(jié)構(gòu)成形與機(jī)械加工。裝配的數(shù)字化、自動(dòng)化、柔性化重點(diǎn)領(lǐng)域?qū)Ω?/p>

43、端制造裝備的需求船舶制造領(lǐng)域大型柴油機(jī)的機(jī)架、機(jī)座、缸體加工船用低速柴油機(jī)曲軸制造、連桿和活塞桿加工滿(mǎn)足螺旋槳推進(jìn)器的加工需求滿(mǎn)足船體制造所需厚鋼板激光切割、曲面彎曲成型、加工對(duì)高性能數(shù)控機(jī)床的需求超精密裝備集成電路光刻機(jī)22nm 曝光系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)定位誤差 2-3nm,光學(xué)鏡型面精度1-3納米，硅片粗糙度0.5A平臺(tái)工作環(huán)境：近真空工藝運(yùn)行環(huán)境恒溫：溫度波動(dòng)0.01K隔振：振幅2nm固有頻率1Hz超凈: 100級(jí)技術(shù)需求:機(jī)翼肋板等機(jī)身大件筋厚僅為1mm材料切除率9597精度要求高高速切削工藝航空航天領(lǐng)域：能源行業(yè)：精密、難加工難加工材料精度要求高亞表面質(zhì)量要求難加工材料切削近凈成形技術(shù)與裝備

44、技術(shù)需求:汽車(chē)工業(yè)：高速、精密、復(fù)雜 大量生產(chǎn)，追求高效、精密日本汽車(chē)工業(yè)，加工效率是我國(guó)的8倍每年投資1400億元自技術(shù)需求動(dòng)生產(chǎn)線生產(chǎn)線的工藝研究與數(shù)字化控制模具工業(yè)：精密、復(fù)雜 直接加工淬硬模具一次過(guò)技術(shù)快速低成本，是模具行業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力及生存手段制造裝備在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的地位制造裝備的使命：機(jī)械工業(yè)的總工藝師汽車(chē)工業(yè)（復(fù)合機(jī)床與生產(chǎn)線）飛機(jī)制造（復(fù)合材料、裝配機(jī)）冶金工業(yè)（高速精密、發(fā)動(dòng)機(jī)）能源裝備（重型燃?xì)廨啓C(jī)）新產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵微電子、國(guó)防工業(yè)、微納制造、二、裝備向高速、精密發(fā)展高速電主軸等部件30KW以上的100進(jìn)口，價(jià)值占機(jī)床總值30國(guó)外軸承壽命也低軸承、動(dòng)平衡刀具初配置為機(jī)床值30難點(diǎn)

45、：刀具材料與結(jié)構(gòu)整機(jī)集成設(shè)計(jì)國(guó)內(nèi)產(chǎn)品形似神不似結(jié)合面非線性是集成的瓶頸，國(guó)際難題機(jī)床核心技術(shù)世界第一機(jī)床消費(fèi)大國(guó)：07年機(jī)床工具消費(fèi)2747.7億元（不完全統(tǒng)計(jì)）近五年，年增長(zhǎng)率2530機(jī)床是汽車(chē)、航空航天、能源、交通、軍工各行業(yè)的工作母機(jī)高檔數(shù)控機(jī)床及基礎(chǔ)制造裝備已列為中長(zhǎng)期規(guī)劃16個(gè)重大專(zhuān)項(xiàng)之一，為大飛機(jī)、IC制造裝備等多項(xiàng)重大專(zhuān)項(xiàng)急需的重要裝備國(guó)家戰(zhàn)略和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)裝備國(guó)家戰(zhàn)略和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)裝備制造裝備的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)發(fā)展趨勢(shì)高速：超高速切削、微電子、軋鋼精密：微電子、微納制造、生物醫(yī)療重型: 大型鑄鍛設(shè)備、發(fā)電動(dòng)力裝備、分子測(cè)量機(jī)三、高速切削與裝備超高速加工的技術(shù)優(yōu)勢(shì)高速加工提高材料

46、去除率，工效提高3-10倍切削力大大減小，短流程制造，節(jié)能每刀齒切削力下降為3-5%，切削變形小避開(kāi)了低頻振動(dòng)，切削熱90被切屑帶走，提高了加工精度汽車(chē)工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的重要標(biāo)志我國(guó)汽車(chē)工業(yè)產(chǎn)值2000億元，十五進(jìn)口機(jī)床1000億元日本汽車(chē)工業(yè)，切削速度每五年提高28，中日設(shè)備臺(tái)數(shù)比，300萬(wàn)臺(tái)：90萬(wàn)臺(tái)設(shè)備，產(chǎn)值比1：8。模具工業(yè)的革命及生存手段直接加工淬硬模具，是“一次過(guò)技術(shù)”模具行業(yè)所需的數(shù)控機(jī)床進(jìn)口產(chǎn)品占總量的一半以上。模具高速加工效益高速機(jī)床是各工業(yè)領(lǐng)域重要支撐裝備0.0010.0100.1001.000高速加工粗加工粗加工手工工序10.00加工余量mm制作時(shí)間比率100縮短制作時(shí)間傳統(tǒng)模

47、具制作過(guò)程高速、超高速機(jī)床與國(guó)外差距120米/秒250米/秒鋼（磨削）1000米/分1200-1500米/分鑄鐵20-30米/分60米/分鈦合金2400米/分6000米/分鋁合金國(guó) 內(nèi)國(guó) 外材料CIRP切削速度范圍圖機(jī)床的高速低用機(jī)翼肋板等機(jī)身薄壁件加工的必然選擇戰(zhàn)略性競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)航空航天應(yīng)用鈦合金戰(zhàn)斗機(jī)腹板空客A380機(jī)翼肋板典型零件加工要求傳統(tǒng)加工高速加工F15 制動(dòng)件1600公斤/ 50公斤(500個(gè)零件組成)分體加工工期2-3月整體加工僅幾天節(jié)約30000美元空客A380機(jī)翼肋板尺寸3.1mX2m，壁厚1mm工期1周1-2天材料去除率9597難加工材料高強(qiáng)度鋼耐高溫合金鈦合金柔性高效率（大

48、批量）高精度（級(jí)）葉片加工中的工藝問(wèn)題制造技術(shù)王冠上的明珠重型燃機(jī)、汽輪機(jī)等的葉輪葉片制造什么是高速切削?High speed:6001800m/minVery high speed: 180018,000m/minUltrahigh speed: 18,000m/min（實(shí)際上要根據(jù)加工對(duì)象來(lái)界定）機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速可達(dá)40000 rpm以上上世紀(jì)30年代Salomon博士提出高速切削概念 其機(jī)理有待深入探索與驗(yàn)證：Va: 第一臨界點(diǎn)：受刀具材料失效溫度 的局限，提高Va，挑戰(zhàn)高性能刀具 材料 Vb: 第二臨界點(diǎn)：超越Vb，切削力與切 削溫度下降，但對(duì)機(jī)床提出更高速 的挑戰(zhàn)（如硬質(zhì)合金加工鋼材，D

49、N 值要高達(dá)4500K ：DN刀具直徑 mm乘轉(zhuǎn)速rpm，DN值反映了切削線速度）高速切削機(jī)理研究與前沿探索切削溫度切削速度VbVaab刀具材料熔點(diǎn)死區(qū)超高速加工的材料去除機(jī)理絕熱剪切與微損傷擴(kuò)展超高速切削仿真高應(yīng)變率促進(jìn)剪切帶的形成超高速切削中材料的塑脆轉(zhuǎn)變鋁合金切削時(shí)塑變脆 Vs1000m/min Vs7000m/min工件液態(tài)區(qū)半液態(tài)區(qū)塑性區(qū)磨屑砂輪脆塑轉(zhuǎn)變改善了磨削粗糙度高速主軸的難點(diǎn)主軸軸承轉(zhuǎn)速（rpm）剛度(MN/M)壽命(小時(shí)）滾動(dòng)軸承(40mm)3000055 2000電磁軸承1200002010000氣體軸承20000010000接觸式的滾珠軸承點(diǎn)接觸、非充分潤(rùn)滑、加速疲勞、

50、強(qiáng)沖擊動(dòng)靜壓混合軸承（hybrid bearing)特點(diǎn) 實(shí)現(xiàn)重載、高剛度、長(zhǎng)壽命的支承技術(shù) 難點(diǎn)：高剪切率下，潤(rùn)滑油的發(fā)熱動(dòng)平衡：高速機(jī)床的平衡品質(zhì)達(dá)到G0.4-1熱及離心膨脹切削力干擾在線動(dòng)平衡技術(shù)高速電主軸(motorized spindle)高速主軸振型高速主軸的在線動(dòng)平衡技術(shù)全息譜理論與在機(jī)床主軸中的應(yīng)用多支承的三維全息譜 單支承的二維全息譜 X-AmpFrequency1x2x3x4xY-AmpFrequency1x2x3x4x+1x-2x-3x+4xFrequencyYX四、超精密加工納米精度開(kāi)啟產(chǎn)業(yè)的新時(shí)代發(fā)明STM(掃描隧道顯微鏡）的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者H.Rohrer指出：“最早和最好學(xué)會(huì)并使用微米技術(shù)的國(guó)家都